1、 1 化学实验方案的设计与评价 (建议用时：35 分钟) 1 (2019 山西名校模拟)“侯氏制碱法”是我国化工专家侯德榜为世界制碱工 业作出的突出贡献。 某实验小组模拟“侯氏制碱法”的工艺流程及实验装置(部分 夹持装置省略)如下： 下列叙述错误的是( ) A实验时先点燃装置的酒精灯，过一段时间后再打开装置中分液漏斗 的旋塞 B装置的干燥管中可盛放蘸稀硫酸的脱脂棉，作用是吸收多余的 NH3 C向步骤所得滤液中通入氨气，加入细小的食盐颗粒并降温，可析出 NH4Cl D用装置加热碳酸氢钠可实现步骤的转化，所得 CO2可循环使用 D 固体 NaHCO3加热不能用烧杯，D 错误。 2(2019 广东模
2、拟)MnSO4 H2O 是一种易溶于水的微红色斜方晶体，某同学 设计下列装置制备硫酸锰： 下列说法错误的是( ) 2 A装置烧瓶中放入的药品 X 为铜屑 B装置中用“多孔球泡”可增大 SO2的吸收速率 C装置用于吸收未反应的 SO2 D用装置反应后的溶液制备 MnSO4 H2O 需经历蒸发、结晶、过滤、洗涤 及干燥的过程 A 由实验装置可知，X 为亚硫酸钠，与浓硫酸反应生成二氧化硫，而 Cu 与浓硫酸常温下不反应，中“多孔球泡”可增大 SO2的吸收速率，二氧化硫与二 氧化锰反应生成 MnSO4，蒸发浓缩、冷却结晶可得到晶体，中 NaOH 溶液可 吸收尾气。 3如图所示为从固体混合物中分离 X
3、的两种方案，请根据方案 1 和方案 2 指出下列说法中合理的是( ) A可以选用方案 1 分离碳酸氢钠中含有的氯化铵 B方案 1 中的残留物应该具有的性质是受热易挥发 C方案 2 中加入的试剂一定能够与除 X 外的物质发生化学反应 D方案 2 中加入 NaOH 溶液可以分离出 SiO2和 Fe2O3混合物中的 Fe2O3 D 加热法分离提纯固体混合物应满足的条件：一种物质受热易挥发或分 解，另一物质受热不挥发或难分解。加试剂法分离(过滤)提纯固体混合物应满 足的条件： 所加试剂能达到让一种物质形成溶液， 而另一物质形成难溶物的状态。 A 项中碳酸氢钠、氯化铵受热均易分解，故用方案 1 不能将两
4、物质分离开，错误； B 项方案 1 中的残留物应该具有受热时不挥发或难分解的性质，错误；C 项方案 2 中加入的试剂可能不与除 X 外的物质发生化学反应，如加水进行溶解分离，错 误；D 项中 SiO2与 NaOH 溶液反应生成 Na2SiO3溶解而分离，正确。 教师用书独具 (2019 聊城一中模拟)下列实验方案中，可以达到实验目的的是( ) 选项 实验目的 实验方案 A 除去苯中混有的环己烯 加入适量的溴水充分反应后分液 B 制取 Fe(OH)3胶体 向沸水中滴加 FeCl3饱和溶液，继续加热 至红褐色，停止加热 3 C 验证酸性： CH3COOHHClO 使用 pH 试纸分别测定相同温度下
5、相同浓 度的CH3COONa溶液和NaClO溶液的pH D 检验溶液中含有 I 向某溶液中加入 CCl4，振荡后静置，液体 分层，下层呈紫红色 B 溴水与环己烯反应生成的二溴环己烷也易溶于苯， 无法分液分离， A 错； NaClO 溶液具有强氧化性，不能用 pH 试纸检测，C 错；I 不能进入 CCl 4中， 不能判断 I 的存在，D 错。 4(2019 试题调研)粉煤灰(主要含有 SiO2、Fe2O3、Al2O3等)是燃煤发电过程 中产生的废渣，以高铝粉煤灰为原料制取硫酸铝铵NH4Al(SO4)2，既降低环境 污染又可提高铝资源的利用率。其制备实验流程如图： 已知硫酸铝铵溶解度：0 时，S5
6、.2 g；100 时，S421.9 g。 回答下列问题： (1)写出粉煤灰与氢氧化钠溶液反应涉及的化学方程式： _ _。 (2)“酸化”中选用“某酸稀溶液”溶质的化学式为_，理由是 _。 (3)“一系列操作”的具体实验步骤有_ _。 (4)煅烧硫酸铝铵晶体，发生的主要反应为 4NH4Al(SO4)2 12H2O= 1 240 2Al 2O32NH3N25SO33SO2 53H2O，将产生的气体通过如图所示装置。 足量的浓硫酸除吸收 H2O(g)外还吸收_(填化学式， 下同)。 4 酸性 KMnO4溶液紫色变浅说明煅烧硫酸铝铵晶体所得到的气体产物中含 有_，用化学用语解释酸性 KMnO4溶液紫色
7、变浅的原因：_ _。 某同学从安全角度考虑，指出该装置可能有一处明显的缺陷。你认为这处 缺陷可能是：_ _。 解析 (1)粉煤灰中 SiO2为酸性氧化物、 Al2O3为两性氧化物， 均能与 NaOH 溶液反应，化学方程式为 SiO22NaOH=Na2SiO3H2O、Al2O32NaOH =2NaAlO2H2O。 (2)实验目的是制备硫酸铝铵， 因此酸化时选择的酸为稀硫酸， 从而避免引入新的杂质。(3)根据硫酸铝铵的溶解度知，由硫酸铝铵溶液得到硫酸 铝铵晶体的实验操作为加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(4)根据硫酸 铝铵晶体分解反应方程式， 可知足量的浓硫酸除吸收水蒸气外， 还可以吸收氨气
8、， 使其转化为硫酸铵，吸收 SO3，使其转化为硫酸。酸性高锰酸钾溶液具有强氧 化性，溶液紫色变浅说明生成的气体中含有还原性气体，还原性气体有 NH3和 SO3，由于通过浓硫酸时氨气被吸收，因此可以说明含有 SO2。SO2与酸性高锰酸 钾溶液发生氧化还原反应的离子方程式为 5SO22MnO 42H2O= 5SO2 4 2Mn2 4H。用浓硫酸直接吸收氨气时容易发生倒吸，引发安全事故。 答案 (1)Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O、SiO22NaOH=Na2SiO3 H2O (2)H2SO4 不引入新杂质 (3)加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 (4)SO3、 NH3 SO2 2Mn
9、O 45SO22H2O=2Mn2 5SO2 44H 浓硫酸可能会倒吸 5(2019 济南联考)硫铁矿(主要成分为 FeS2)焙烧产生的尾气中主要含 N2、 O2、SO2和少量的 CO2、H2O，取标准状况下的尾气 V L 测定 SO2含量： 方案一：让尾气缓慢通过如图装置。 (1)C 装置的名称是_，该装置的作用是_ _。 (2)实验时先通入尾气，再通入一定量的氮气。若通过装置 B 的增重来测量 5 SO2的体积分数，你认为该方案是否合理：_(填“是”或“否”)，请说明 理由_ _(若方案合理，该空不必填写)。 方案二： 将尾气缓慢通过足量溴水， 在所得的溶液中加入过量氯化钡溶液后， 过滤，将
10、沉淀洗涤、干燥，称得其质量为 m g。 (3)加入过量氯化钡溶液的目的是_ _。 (4)洗涤沉淀的方法是_ _。 (5)尾气中 SO2的体积分数的表达式是_ (用含 m、V 的代数式表示)。 解析 (1)C 装置为干燥管，该装置的作用是防止空气中的水蒸气、CO2被 装置 B 吸收。(2)尾气中的 CO2也能被装置 B 吸收，会影响 SO2的测定，使所测 体积分数偏大。方案二：此方案利用溴水将 SO2氧化为 SO2 4，加入过量 BaCl2溶 液产生 BaSO4沉淀， 根据所得沉淀的质量， 计算出 SO2的含量。 (3)加入过量 BaCl2 溶液的目的是使生成的 SO2 4完全转化为沉淀。(4)
11、洗涤沉淀的方法为在漏斗中加 蒸馏水至恰好浸没沉淀， 待水自然流下后再重复操作 23 次。 (5)n(SO2)n(BaSO4) m 233 mol，SO2 的体积分数为 m 23322.4 V 100%2 240m 233V %。 答案 (1)干燥管 防止空气中的水蒸气、CO2被 B 装置吸收 (2)否 尾气中的 CO2也能被 B 装置吸收，使所测体积分数偏大 (3)使生成的 SO2 4完全转化为沉淀 (4)在漏斗中加蒸馏水至恰好浸没沉淀，待水自然流下后再重复操作 23 次 (5)2 240m 233V % 6(2019 黄山二模)亚硝酰氯(ClNO)是有机物合成中的重要试剂，可由 NO 与 C
12、l2在常温常压下反应得到。 ClNO 部分性质如下： 黄色气体， 熔点： 59.6 ； 沸点：6.4 ，遇水易水解。已知：HNO2既有氧化性又有还原性；AgNO2微溶 于水，能溶于硝酸：AgNO2HNO3=AgNO3HNO2。 6 (1)利用、装置制备原料气 NO 和 Cl2 写出利用装置制备氯气的离子反应方程式：_ _。 利用上述装置制备 NO 时，中盛装物质为_(写化学式)。 (2)利用以下装置在常温常压下制备 ClNO 装置连接顺序为 a_(按气流自左向右方向，用小写字 母表示)。 为使 NO 和 Cl2恰好完全反应生成 ClNO，理论上通入 NO 和 Cl2两种气体 的流速比为_。 装
13、置的作用是_。 装置吸收尾气时，有同学认为尾气中的某种气体不能完全被吸收，为了 充分吸收尾气，可将尾气与_(气体)同时通入 NaOH 溶液中。 王水是浓盐酸和浓硝酸的混酸， 一定条件下混酸可生成 ClNO 和 Cl2， 该反 应的化学方程式为_ _。 写出验证 ClNO 与 H2O 完全反应后的溶液中存在 Cl 和 HNO 2的实验步骤 及现象： 取少量反应后的溶液于试管中， _ _ (限选试剂：AgNO3溶液，稀硝酸，KMnO4溶液)。 7 答案 (1)MnO24H 2Cl= Mn2 Cl 22H2O H2O (2)efcbd(或 fecbd) 21 冷凝亚硝酰氯，便于收集 O2(或空气)
14、HNO3(浓)3HCl(浓)=ClNOCl22H2O 依次滴加 足量的 AgNO3溶液和稀硝酸，充分振荡、静置，有白色沉淀生成；另取静置后上 层清液少许于另一支试管中，滴加 KMnO4溶液，溶液紫色褪去 7(2019 专家原创)青蒿素是一种有效的抗疟药。常温下，青蒿素为无色针状 晶体，难溶于水，易溶于有机溶剂，熔点为 156157 。提取青蒿素的方法之一 是乙醚浸取法，提取流程如下： 请回答下列问题： (1)将青蒿研碎的目的是_； 操作的名称是_。 (2)用下列实验装置测定青蒿素的最简式， 将 28.2 g 青蒿素放在装置 C 燃烧管 中充分燃烧。 各装置的连接顺序从左到右依次为 A、 _(写
15、各装 置大写字母代号，每个装置限用一次)。 装置 D 中的试剂是_， 装置 E 球形干燥管中碱石灰 的作用是_ _。 已知青蒿素是烃的含氧衍生物，以上实验测量数据如下表： B 装置质量 E(不含干燥管)装置质量 实验前 22.6 g 80.2 g 实验后 42.4 g 146.2 g 则青蒿素的最简式为_。 解析 (1)将青蒿研碎，可以增大青蒿与乙醚的接触面积，提高青蒿素的浸 8 取率。通过操作可从乙醚浸取后所得提取液中分离出乙醚和青蒿素粗品，则操 作为蒸馏。(2)青蒿素可在装置 C 中燃烧，则 A 装置为氧气的发生装置，制 得的氧气中含有水蒸气，为防止干扰水蒸气的测定，结合的题意知，需通过
16、D 中浓硫酸进行干燥， 青蒿素燃烧后的产物为 H2O 和 CO2， 应先通过 B 中无水氯化 钙或 P2O5吸收生成的水蒸气， 再通过 E 中碱石灰吸收生成的 CO2。 D 的作用是 吸收 O2中的水蒸气，故盛放的试剂为浓硫酸。装置 E 球形干燥管中碱石灰的作 用是防止空气中水蒸气和二氧化碳进入 E 中 U 形管， 造成测得生成的 CO2的质量 偏大。 B 中增加的质量为生成的水的质量，m(H2O)42.4 g22.6 g19.8 g， n(H2O)1.1 mol， E 中增加的质量为生成的 CO2的质量， m(CO2)146.2 g80.2 g 66 g，n(CO2)1.5 mol，所以青蒿素中 m(O)28.2 gm(H)m(C)(28.2 2.211.512) g8 g，n(O)0.5 mol，C、H、O 原子个数比为 1.52.20.5 15225，故其最简式为 C15H22O5。 答案 (1)增大青蒿与乙醚的接触面积，提高青蒿素的浸取率 蒸馏 (2) D、C、B、E 浓硫酸 防止空气中 CO2和 H2O 进入装置 E 中 U 形管 C15H22O5
